АЦИДОФИЛИ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, ПРИМЕРИ МИКРООРГАНИЗАМА, ПРИМЕНЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Ацидофилни организми су врста микроорганизама (прокариотских или еукариотских) који се могу размножавати и живети у окружењима чија је пХ вредност мања од 3. У ствари, термин ацидофил долази са грчког и значи „љубитељ киселине“.

Ова окружења могу произаћи из вулканских активности са ослобађањем сумпорних гасова или мешавине металних оксида из рудника гвожђа. Поред тога, они могу бити производ активности или метаболизма самих организама, који закисељу сопствено окружење како би преживели.

Киселе воде Рио Тинто служе као станиште великог броја киселофилијских микроорганизама који му дају карактеристичну боју. Аутор: Антонио де Мијас, Шпанија, из Викимедиа Цоммонс.

Организми класификовани у ову категорију такође припадају великој групи екстремофиличних организама, јер расту у окружењима чији је пХ веома кисео. Тамо где већина ћелија није у стању да преживе.

Поред тога, важно је нагласити да је ова група организама од великог значаја са еколошког и економског аспекта.

Опште карактеристике

Конкуренција, предатион, међусобност и синергија

Већина ацидофилних организама расте и живи у присуству кисеоника. Међутим, постоје докази ацидофила који се могу развити и у одсуству и у присуству кисеоника.

Поред тога, ови организми успостављају различите врсте интеракција са другим организмима као што су конкуренција, предатион, међусобност и синергија. Пример су мешане културе ацидофила које имају већи раст и ефикасност оксидације сумпорних минерала од појединачних култура.

Жгаравица, проблем за решавање

Чини се да акидофили деле карактеристичне структурне и функционалне карактеристике које им омогућавају да неутралишу киселост. Они укључују високо непропусне ћелијске мембране, висок интерни регулаторни капацитет и јединствене транспортне системе.

Будући да ацидофили живе у окружењу у којем је концентрација протона висока, развили су системе пумпи одговорне за избацивање протона напољу. Овом се стратегијом постиже да унутрашњост бактерија има пХ врло близу неутралног.

Ацидофилни организми су развили систем протонских пумпи који им омогућавају да пумпају протоне напољу и одржавају унутарћелијски пХ близу неутралног. Аутор ПхилМацД, из Викимедиа Цоммонс.

Међутим, у рудницима са високим садржајем сумпорне киселине пронађени су микроорганизми без ћелијске стијенке, што указује да су и без те заштите изложени високим концентрацијама протона.

С друге стране, због екстремних услова којима су изложене ове врсте микроорганизама, морају гарантовати да су сви њихови протеини функционални и да нису денатурирани.

Због тога су синтетизовани протеини велике молекулске тежине, тако да постоји већи број веза између аминокиселина које их чине. На овај начин долази до тежег прекида везе и добија се већа стабилност протеинске структуре.

Висока непропусност мембране

Једном када протони уђу у цитоплазму, ацидофилни организми морају да примене методе које им омогућавају да ублаже ефекте смањеног унутрашњег пХ.

Да би се одржао пХ, ацидофили имају непропусну ћелијску мембрану која ограничава улазак протона у цитоплазму. То је због чињенице да се мембрана архее ацидофила састоји од других врста липида од оних које се налазе у бактеријама и еукариотским ћелијским мембранама.

У археама фосфолипиди имају хидрофобну (изопеноидну) регију и поларну регију састављену од окоснице глицерола и фосфатне групе. У сваком случају, унија настаје због етерске везе, која ствара већи отпор, нарочито на високим температурама.

Поред тога, у неким случајевима археје немају двослојне слојеве, већ продукт споја два хидрофобна ланца, они формирају монопласт где им једини молекул две поларне групе пружа већу отпорност.

С друге стране, упркос чињеници да фосфолипиди који чине мембране бактерија и еукариота задржавају исту структуру (хидрофобна и поларна регија), везе су типа естера и творе липидни двослојни.

Важност

Ацидофилни организми су од потенцијалног значаја за еволуцију, јер су ниски пХ и услови богати металима у којима расту можда били слични подморским вулканским условима у раној земљи.

Тако су ацидофилни организми могли представљати исконске мошти из којих се развијао сложенији живот.

Поред тога, јер су метаболички процеси могли да настану на површини сулфидних минерала, вероватно би се ДНК структурирање ових организама могло одвијати при киселом пХ.

Регулација у ацидофилним организмима

Регулација пХ је неопходна за све организме, зато ацидофили морају да имају унутарћелијски пХ близу неутралног.

Међутим, ацидофилни организми су у стању да толеришу градијенте пХ неколико реда величине, у поређењу са организмима који расту само при пХ близу неутралног. Пример је Тхермопласма ацидопхилум која је способна да живи на пХ 1,4 уз одржавање унутрашњег пХ на 6,4.

Занимљивост код ацидофилних организама је та што они користе овај градијент пХ да би произвели енергију помоћу протонске силе.

Примери ацидофилних микроорганизама

Ацидофилни организми су претежно дистрибуирани у бактеријама и археама и доприносе бројним биогеохемијским циклусима, који укључују циклус гвожђа и сумпора.

Међу првима имамо Ферропласма ацидарманус, то је лук који може да расте у срединама са пХ близу нуле. Остали прокариоти су Пицропхилус осхимае и Пицропхилус торридус, који су такође термофилни и расту у јапанским вулканским кратерима.

Такође имамо неке ацидофилне еукариоте као што је Цианидиум цалдариуим, који је способан да живи на пХ близу нуле, одржавајући унутрашњост ћелије на готово неутралном нивоу.

Ацонтиум цилатиум, Цепхалоспориум сп. и Трицхоспорон церебриае, су три еукариоте из гљивичног краљевства. Друге подједнако занимљиве су Пицропхилус осхимае и Пицропхилус торридус.

Апликације

Леацхинг

Важна улога ацидофилних микроорганизама укључује њихову биотехнолошку примену, посебно у екстракцији метала из минерала, што значајно смањује нечистоће настале традиционалним хемијским методама (испирање).

Овај поступак је посебно користан у експлоатацији бакра, где, на пример, Тхобациллус сулфолобус може деловати као катализатор и убрзати брзину оксидације бакарног сулфата који настаје током оксидације, помажући солубилизацији метала.

Прехрамбена индустрија

Ацидофилни организми имају ензиме од индустријског значаја и представљају извор киселина стабилних ензима са применом као мазива.

Поред тога, у прехрамбеној индустрији производња амилаза и глукоамилаза користи се за прераду шкроба, пекарство, прераду воћних сокова.

Поред тога, нашироко се користе у производњи протеаза и целулаза које се користе као компоненте хране за животиње и у производњи фармацеутских производа.

Референце

1. Бакер-Аустин Ц, Допсон М. Живот у киселини: пХ хомеостаза у ацидофилима. Трендови Мицробиол. 2007; 15 (4): 165-71.
2. Едвардс КЈ, Бонд ПЛ, Гихринг ТМ, Банфиелд ЈФ. Аркуеални екстремни ацидофил оксидирајући гвожђе важан за одводњу минско киселина. Наука. 2000; 287: 1796-1799.
3. Хорикосхи К. Алкалипхилес: Неке примене њихових производа за биотехнологију. Прегледи микробиологије и молекуларне биологије. 1999; 63: 735-750.
4. Кар НС, Дасгупта АК. Могућа улога површинског набоја у организацији мембране у ацидофилу, индијану. Часопис за биохемију и биофизику. деветнаест деведесет шест; 33: 398-402.
5. Мацалади ЈЛ, Вестлинг ММ, Баумлер Д, Боекелхеиде Н, Каспар ЦВ, Банфиелд ЈФ. Тетраетрски повезани мембрански слојеви у Ферропласма спп: кључ за опстанак у киселини. Екстремофили. 2004; 8: 411-419
6. Мадиган МТ, Мартинко ЈМ, Паркер Ј. 2003. Прокариотска разноликост: Арцхеа. У: Мадиган МТ, Мартинко ЈМ, Паркер Ј. (ур.). Броцк Мицробиологи оф Мицроорганисм. Десето издање. Ед. Пеарсон-Прентице Халл, Мадрид, стр. 741-766.
7. Сцхлепер Ц, Пухлер Г, Кухлморген Б, Зиллиг В. Живот на изузетно ниском пХ. Природа. деветнаест деведесет пет; 375: 741-742.
8. Виегел Ј, Кеубрин УВ. Алкалитермофили. Трансакције биохемијског друштва 2004; 32: 193-198.